环境毒理学
一, 环境毒理学常用实验方法:1,急性毒性实验 2,蓄积毒性实验 3,亚慢
性和慢性毒性实验 4,致突变试验 5,致畸试验 6,致癌试验
二, 名称解释:
1, 环境毒理学:利用毒理学方法研究环境,特别是空气、水和土壤中已存在或
即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物,对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学。,
2, 生物性迁移:污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的
迁移。
3, 毒物:在一定条件下,以较小剂量给予机体时,能与生物体相互作用,引发
生物体功能或器官性损伤的化学物质,或剂量虽微,但积累到一定的量,就能干扰或破坏机体的正常生理功能,引起暂时或持久性的病理变化,甚至危及生命的化合物。
4, 反应:有机体受到体内或体外的刺激而引起的相应的活动。
5, 效应:在有限环境下,一些因素和一些结果而构成的一种因果现象。 6, 最小作用剂量:指外源化学物按一定方式或途径与机体接触时,在一定
时间内,使其灵敏的观察指标开始出现异常变化或机体开始出现损害作用所需的最低剂量。
7, 靶位点:当污染物在生物体内达到某一浓度,并足以引发一系列有害生
物效应的部位。
8, 金属硫蛋白:由微生物和植物产生的金属结合蛋白,富含半胱氨酸的短肽,
对多种重金属有高度亲和性。
三,1,阐述环境毒理学的主要研究方法?
答:以动物试验为主,包括体外试验和整体实验两种基本类型。但动物学实验须与人群流行病学调查结果有机结合起来加以考虑。一般选用哺乳动物体外试验,试验分四个水平:1,器官水平 2,细胞水平 3,亚细胞水平 4,分子水平。
2,如何定量描述生物性迁移过程?
答:生物性迁移过程的表现形式分为生物浓缩、生物积累和生物放大三种类型。生物浓缩是指生物体从环境中蓄积某种污染物,出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象,生物浓缩的程度用生物浓缩系数(BCF)表示BCF=生物体内污染物的浓度/环境中该污染物的浓度。生物积累是指生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物,而使浓度系数不断增大的现象,生物积累的程度可用生物积累系数(BAF)表示BAF=某一生物个体生长发育较后阶段体内蓄积污染物的浓度(mg/kg)/同一生物个体生长发育较前阶段体内蓄积该污染物的浓度(mg/kg)。生物放大是指在生态系统的同一食物链上,某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象,生物放大的程度可用生物放大系数(BMF)表示BMF=较高营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg)/较低营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg).
3,污染物在环境中的转化有何基本特点?
答:污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者转变成另一物质的过程叫做污染物的转化。污染物的转化过程取决于其本身的理化性质和所处的环境条件。根据其转化形式可分为物理转化、化学转化和生物转化。物理转
化是指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附,以及放射性元素的脱变等一种或几种过程实现的转化。化学转化是指污染物通过各种化学反应过程发生的转化。生物转化是指污染物通过生物相应酶系统的催化作用所发生的变化过程。 4,叙述毒物通过生物膜的主要方式及其机理。
答:1,简单扩散 机理:膜两侧的毒物从高浓度向低浓度扩散,化学物并不和膜其反应,不消耗能量。
2,滤过 机理:化学物通过细胞膜上的亲水性孔道的过程。毛细血管和肾小球细胞膜上有较大的膜孔,允许分子量小于白蛋白的分子通过。
3,主动运转 机理:将物质由低浓度侧经细胞转运到高浓度侧,但需消耗一定的能量。
4,胞饮作用 机理:由于细胞膜具有可塑性和流动性,因此,对颗粒状物质和液粒,细胞可通过细胞膜的变形移动和收缩,把它们包围起来最后摄人到细胞内。
5,环境污染物吸收有哪几条途径?并阐述影响吸收的因素。
答:途径:1,呼吸道吸收 影响因素:气体和蒸气的吸收速度与肺泡气和血液中毒物的浓度差异呈正比;气溶胶和颗粒状物质的吸收情况与颗粒大小有明显差异 2,消化道吸收 影响因素:在消化道的吸收的多少与其浓度和性质有关,浓度越高越易吸收,脂溶性物质易吸收,水溶性易离解或难溶于水的物质不易吸收。肠胃中的食物,毒物变成不易吸收的复合物或改变肠胃的酸碱度,影响吸收,肠道蠕动情况也影响吸收,外来化合物的物理性状也有影响 3,皮肤吸收 影响因素:除了与皮肤完整与否及不同部位的皮肤有关外,还取决于化合物本身的理化性状,以及化合物与皮肤接触的条件。
6,肾脏排泄毒物的机理包括哪几种方式?
答:肾小球滤过,肾小管的主动分泌,肾小管的重吸收
7,贮存库的概念及种类(举例分析)P31
答:贮存库:当毒物对蓄积地点相对无害时,此蓄积地点就是贮存库。
种类:血浆蛋白作为贮存库;毒物在肝、肾中的积累;脂肪组织作为贮存库;骨骼组织作为贮存库。(例:脂溶性物质均易分布脂肪组织中,脂/水分配系数大的毒物,可大量贮存在脂肪中。在脂肪中贮存的毒物往往不具有活性,对脂肪代谢无影响。例如氯丹,DDT等贮存在脂肪中。)
8,请叙述两大屏障的作用
答:血脑屏障:穿透性较差,只有脂溶性、未解离、未与蛋白结合的非解离状态的化合物,才有可能穿过血脑屏障进入脑组织。 胎盘屏障:有多层细胞组成,并作为母体和胎儿血循环的间隔,胎儿通过胎盘与母体进行物质交换,一旦母体血液中含有一定浓度的毒物时,胎盘屏障确实阻挡了毒物,保护了胎儿。 9,按毒作用特点的时间和空间,可将毒作用分为哪几种类型?
答:1,局部作用和全身作用 2,可逆和不可逆作用 3,即刻和迟发作用 4,功能、形态及生态作用 5,变态反应和特异性反应
10,自由基的特点:1,具有高度化学反应性,但也有些即使在室温的溶液中也是稳定的 2,可以带正电荷、负电荷或不带电荷呈电中性 3,很容易和其他物质化学反应,结合成稳定的分子或者新的自由基 4,反应包括三个阶段:引发、增长和终止阶段。
11,受体学说的定义:受体是指存在于细胞膜上的对特定生物活性物质具有识别
能力并可选择性地与其结合的大分子蛋白质。生物活性物质是指能引起生物效应的各种物质,可分为内源性活性物质和外源性活性物质。对受体具有选择性结合能力的生物活性物质叫做配体。配体和受体相互作用可引起一系列识别、换能和放大过程,最后导致生物效应。受体和配体结合后进而引发机体中某一特定结构产生初始生物效应,这种受体—配体结构称为反应体。各种受体具有高度立体特异性,且只占细胞的很小一部分,数目有限,而且受体蛋白也有合成或降解过程,数目多少不是固定不变的,可受到包括污染物在内的许多内外因素的影响。 12,影响污染物毒作用的因素有哪些?
答:毒物本身的理化性质,其次是机体的因素及环境因素等。毒物因素 毒物的化学结构,毒物的物理性状如溶解度、分散度、挥发度和蒸汽压,毒物侵入机体的途径等都可影响毒作用。
机体因素 种属、品系与个体感受性差异,年龄,性别,饮食营养状况,健康状况,遗传因素,精神心理因素等都可影响毒作用。
环境因素 化学物的联合作用,物理因素都可影响毒作用
13,毒物的化学结构与毒作用有何关系?
答:毒物的化学结构是决定毒物的重要物质基础。毒物的化学结构决定着它在体内可能参与和干扰的生化过程,从而决定其毒作用性质。(例:苯具有麻醉和抑制造血机能的作用,当苯环中的氢被甲基取代成甲苯或者二甲苯时,抑制造血机能的作用就不明显;若苯环中的氢被氨基或硝基取代时,则具有明显的形成高铁血红蛋白的作用,而且对肝脏具有不同程度的毒性。)化学结构决定毒性的大小。(例:同系物中碳原子越多,则毒性越大;烷烃类对肝脏的毒性可因取代的卤素原子数的增加而增强)
14,什么叫化学物的联合作用?主要有哪几种类型?
答:化学物的联合作用:在人类环境中,污染物往往不是单一的,多种外来化学物同时或先后作用于机体所引起的毒作用。
类型:相加作用;协同作用;拮抗作用;独立作用;
15,多环芳烃类物质的致癌机理:并非直接致癌物,必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶活化后才有致癌性。
16,芳香胺的化学结构与致癌活性有何关系?
答:1,氨基位于多环芳烃中相当于萘的2位和联苯的对位上的化合物,均有较强的致癌性。 2,氨基位于萘的1位或联苯的间位上的化合物,有弱活性。 3,芳香烃上氨基的对位或邻位上的氢被甲基、甲氧基、氟或氯取代的化合物,致癌性增强。
17,叙述黄曲霉毒素的污染来源及致癌机理
答:来源:出现在受黄曲霉污染而霉变的食品中,特别是玉米、花生、大米和某些发酵食品。 致癌机理:由于其末端呋喃环上有一个双键,经肝或其他器官的微粒体酶作用,双键发生环氧化,并导致产生鎓离子,形成亲电子的终致癌物,并在核酸碱基——鸟嘌呤的N—7位上反应,使DNA损伤,导致基因的结构和功能发生改变,由此构成癌肿的基础。
18,金属的致癌机理:汞为例,汞与嘌呤、嘧啶碱类、核苷、核苷酸和核酸发生络合作用,Hg2+和CH3Hg+与多核苷酸中的碱基和磷酸可发生键合,使多核苷酸的特性粘度、熔解曲线、光谱等发生改变,表明这种键合改变了核酸的构象。 19,六价铬毒性比三价铬高的原因:六价铬具有强氧化作用,特别是在红细胞内部与生物大分子的强烈反应,可使六价铬还原成三价铬。三价铬是稳定终产物。
六价铬是人类确认的致癌物,三价铬是人类必需的微量金属元素。
20,有机磷农药毒性大小与化学结构有何关系?阐述有机磷农药急性毒作用机理。
答:关系:有机磷农药毒性的大小与其化学结构中的R,X,Y三个基团的改变有关:R基团为乙基者毒性最大;X基团为氧原子时,毒性一般较硫原子大;Y基团为强酸根时毒性较强。 机理:有机磷化合物进入机体后,其磷酸根迅速与胆碱酯酶的活性中心结合,形成磷酰化胆碱酯酶,因而失去分解乙酰胆碱的作用。以致胆碱能神经末梢部位所释放的乙酰胆碱不能迅速被其周围的胆碱酯酶所水解,结果导致乙酰胆碱蓄积,从而过强地刺激胆碱能神经系统,引起组织器官功能性改变,发生一系列的临床中毒症状。
21,叙述CO导致中毒的环境毒理学的机理:由于它易与Hb结合,抑制其携带O2功能,从而导致机体各组织细胞缺O2造成低氧血症。同时,高浓度CO还可与含二价铁的肌红蛋白和细胞色素氧化酶结合。影响O2从毛细血管弥散到细胞内的线粒体,从而损害线粒体的功能,CO与还原型细胞色素氧化酶的二价铁结合,影响酶的活性,从而抑制细胞呼吸和氧化过程。
22,水的自净作用:指受污染的水体通过物理,化学,生物学作用,使污染物浓度降低,逐渐恢复到污染前的状态。 其原理:沉淀、稀释、混合等物理过程,氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学、物理化学及生物化学过程。
环境毒理学
一, 环境毒理学常用实验方法:1,急性毒性实验 2,蓄积毒性实验 3,亚慢
性和慢性毒性实验 4,致突变试验 5,致畸试验 6,致癌试验
二, 名称解释:
1, 环境毒理学:利用毒理学方法研究环境,特别是空气、水和土壤中已存在或
即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物,对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学。,
2, 生物性迁移:污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的
迁移。
3, 毒物:在一定条件下,以较小剂量给予机体时,能与生物体相互作用,引发
生物体功能或器官性损伤的化学物质,或剂量虽微,但积累到一定的量,就能干扰或破坏机体的正常生理功能,引起暂时或持久性的病理变化,甚至危及生命的化合物。
4, 反应:有机体受到体内或体外的刺激而引起的相应的活动。
5, 效应:在有限环境下,一些因素和一些结果而构成的一种因果现象。 6, 最小作用剂量:指外源化学物按一定方式或途径与机体接触时,在一定
时间内,使其灵敏的观察指标开始出现异常变化或机体开始出现损害作用所需的最低剂量。
7, 靶位点:当污染物在生物体内达到某一浓度,并足以引发一系列有害生
物效应的部位。
8, 金属硫蛋白:由微生物和植物产生的金属结合蛋白,富含半胱氨酸的短肽,
对多种重金属有高度亲和性。
三,1,阐述环境毒理学的主要研究方法?
答:以动物试验为主,包括体外试验和整体实验两种基本类型。但动物学实验须与人群流行病学调查结果有机结合起来加以考虑。一般选用哺乳动物体外试验,试验分四个水平:1,器官水平 2,细胞水平 3,亚细胞水平 4,分子水平。
2,如何定量描述生物性迁移过程?
答:生物性迁移过程的表现形式分为生物浓缩、生物积累和生物放大三种类型。生物浓缩是指生物体从环境中蓄积某种污染物,出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象,生物浓缩的程度用生物浓缩系数(BCF)表示BCF=生物体内污染物的浓度/环境中该污染物的浓度。生物积累是指生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物,而使浓度系数不断增大的现象,生物积累的程度可用生物积累系数(BAF)表示BAF=某一生物个体生长发育较后阶段体内蓄积污染物的浓度(mg/kg)/同一生物个体生长发育较前阶段体内蓄积该污染物的浓度(mg/kg)。生物放大是指在生态系统的同一食物链上,某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象,生物放大的程度可用生物放大系数(BMF)表示BMF=较高营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg)/较低营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg).
3,污染物在环境中的转化有何基本特点?
答:污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者转变成另一物质的过程叫做污染物的转化。污染物的转化过程取决于其本身的理化性质和所处的环境条件。根据其转化形式可分为物理转化、化学转化和生物转化。物理转
化是指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附,以及放射性元素的脱变等一种或几种过程实现的转化。化学转化是指污染物通过各种化学反应过程发生的转化。生物转化是指污染物通过生物相应酶系统的催化作用所发生的变化过程。 4,叙述毒物通过生物膜的主要方式及其机理。
答:1,简单扩散 机理:膜两侧的毒物从高浓度向低浓度扩散,化学物并不和膜其反应,不消耗能量。
2,滤过 机理:化学物通过细胞膜上的亲水性孔道的过程。毛细血管和肾小球细胞膜上有较大的膜孔,允许分子量小于白蛋白的分子通过。
3,主动运转 机理:将物质由低浓度侧经细胞转运到高浓度侧,但需消耗一定的能量。
4,胞饮作用 机理:由于细胞膜具有可塑性和流动性,因此,对颗粒状物质和液粒,细胞可通过细胞膜的变形移动和收缩,把它们包围起来最后摄人到细胞内。
5,环境污染物吸收有哪几条途径?并阐述影响吸收的因素。
答:途径:1,呼吸道吸收 影响因素:气体和蒸气的吸收速度与肺泡气和血液中毒物的浓度差异呈正比;气溶胶和颗粒状物质的吸收情况与颗粒大小有明显差异 2,消化道吸收 影响因素:在消化道的吸收的多少与其浓度和性质有关,浓度越高越易吸收,脂溶性物质易吸收,水溶性易离解或难溶于水的物质不易吸收。肠胃中的食物,毒物变成不易吸收的复合物或改变肠胃的酸碱度,影响吸收,肠道蠕动情况也影响吸收,外来化合物的物理性状也有影响 3,皮肤吸收 影响因素:除了与皮肤完整与否及不同部位的皮肤有关外,还取决于化合物本身的理化性状,以及化合物与皮肤接触的条件。
6,肾脏排泄毒物的机理包括哪几种方式?
答:肾小球滤过,肾小管的主动分泌,肾小管的重吸收
7,贮存库的概念及种类(举例分析)P31
答:贮存库:当毒物对蓄积地点相对无害时,此蓄积地点就是贮存库。
种类:血浆蛋白作为贮存库;毒物在肝、肾中的积累;脂肪组织作为贮存库;骨骼组织作为贮存库。(例:脂溶性物质均易分布脂肪组织中,脂/水分配系数大的毒物,可大量贮存在脂肪中。在脂肪中贮存的毒物往往不具有活性,对脂肪代谢无影响。例如氯丹,DDT等贮存在脂肪中。)
8,请叙述两大屏障的作用
答:血脑屏障:穿透性较差,只有脂溶性、未解离、未与蛋白结合的非解离状态的化合物,才有可能穿过血脑屏障进入脑组织。 胎盘屏障:有多层细胞组成,并作为母体和胎儿血循环的间隔,胎儿通过胎盘与母体进行物质交换,一旦母体血液中含有一定浓度的毒物时,胎盘屏障确实阻挡了毒物,保护了胎儿。 9,按毒作用特点的时间和空间,可将毒作用分为哪几种类型?
答:1,局部作用和全身作用 2,可逆和不可逆作用 3,即刻和迟发作用 4,功能、形态及生态作用 5,变态反应和特异性反应
10,自由基的特点:1,具有高度化学反应性,但也有些即使在室温的溶液中也是稳定的 2,可以带正电荷、负电荷或不带电荷呈电中性 3,很容易和其他物质化学反应,结合成稳定的分子或者新的自由基 4,反应包括三个阶段:引发、增长和终止阶段。
11,受体学说的定义:受体是指存在于细胞膜上的对特定生物活性物质具有识别
能力并可选择性地与其结合的大分子蛋白质。生物活性物质是指能引起生物效应的各种物质,可分为内源性活性物质和外源性活性物质。对受体具有选择性结合能力的生物活性物质叫做配体。配体和受体相互作用可引起一系列识别、换能和放大过程,最后导致生物效应。受体和配体结合后进而引发机体中某一特定结构产生初始生物效应,这种受体—配体结构称为反应体。各种受体具有高度立体特异性,且只占细胞的很小一部分,数目有限,而且受体蛋白也有合成或降解过程,数目多少不是固定不变的,可受到包括污染物在内的许多内外因素的影响。 12,影响污染物毒作用的因素有哪些?
答:毒物本身的理化性质,其次是机体的因素及环境因素等。毒物因素 毒物的化学结构,毒物的物理性状如溶解度、分散度、挥发度和蒸汽压,毒物侵入机体的途径等都可影响毒作用。
机体因素 种属、品系与个体感受性差异,年龄,性别,饮食营养状况,健康状况,遗传因素,精神心理因素等都可影响毒作用。
环境因素 化学物的联合作用,物理因素都可影响毒作用
13,毒物的化学结构与毒作用有何关系?
答:毒物的化学结构是决定毒物的重要物质基础。毒物的化学结构决定着它在体内可能参与和干扰的生化过程,从而决定其毒作用性质。(例:苯具有麻醉和抑制造血机能的作用,当苯环中的氢被甲基取代成甲苯或者二甲苯时,抑制造血机能的作用就不明显;若苯环中的氢被氨基或硝基取代时,则具有明显的形成高铁血红蛋白的作用,而且对肝脏具有不同程度的毒性。)化学结构决定毒性的大小。(例:同系物中碳原子越多,则毒性越大;烷烃类对肝脏的毒性可因取代的卤素原子数的增加而增强)
14,什么叫化学物的联合作用?主要有哪几种类型?
答:化学物的联合作用:在人类环境中,污染物往往不是单一的,多种外来化学物同时或先后作用于机体所引起的毒作用。
类型:相加作用;协同作用;拮抗作用;独立作用;
15,多环芳烃类物质的致癌机理:并非直接致癌物,必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶活化后才有致癌性。
16,芳香胺的化学结构与致癌活性有何关系?
答:1,氨基位于多环芳烃中相当于萘的2位和联苯的对位上的化合物,均有较强的致癌性。 2,氨基位于萘的1位或联苯的间位上的化合物,有弱活性。 3,芳香烃上氨基的对位或邻位上的氢被甲基、甲氧基、氟或氯取代的化合物,致癌性增强。
17,叙述黄曲霉毒素的污染来源及致癌机理
答:来源:出现在受黄曲霉污染而霉变的食品中,特别是玉米、花生、大米和某些发酵食品。 致癌机理:由于其末端呋喃环上有一个双键,经肝或其他器官的微粒体酶作用,双键发生环氧化,并导致产生鎓离子,形成亲电子的终致癌物,并在核酸碱基——鸟嘌呤的N—7位上反应,使DNA损伤,导致基因的结构和功能发生改变,由此构成癌肿的基础。
18,金属的致癌机理:汞为例,汞与嘌呤、嘧啶碱类、核苷、核苷酸和核酸发生络合作用,Hg2+和CH3Hg+与多核苷酸中的碱基和磷酸可发生键合,使多核苷酸的特性粘度、熔解曲线、光谱等发生改变,表明这种键合改变了核酸的构象。 19,六价铬毒性比三价铬高的原因:六价铬具有强氧化作用,特别是在红细胞内部与生物大分子的强烈反应,可使六价铬还原成三价铬。三价铬是稳定终产物。
六价铬是人类确认的致癌物,三价铬是人类必需的微量金属元素。
20,有机磷农药毒性大小与化学结构有何关系?阐述有机磷农药急性毒作用机理。
答:关系:有机磷农药毒性的大小与其化学结构中的R,X,Y三个基团的改变有关:R基团为乙基者毒性最大;X基团为氧原子时,毒性一般较硫原子大;Y基团为强酸根时毒性较强。 机理:有机磷化合物进入机体后,其磷酸根迅速与胆碱酯酶的活性中心结合,形成磷酰化胆碱酯酶,因而失去分解乙酰胆碱的作用。以致胆碱能神经末梢部位所释放的乙酰胆碱不能迅速被其周围的胆碱酯酶所水解,结果导致乙酰胆碱蓄积,从而过强地刺激胆碱能神经系统,引起组织器官功能性改变,发生一系列的临床中毒症状。
21,叙述CO导致中毒的环境毒理学的机理:由于它易与Hb结合,抑制其携带O2功能,从而导致机体各组织细胞缺O2造成低氧血症。同时,高浓度CO还可与含二价铁的肌红蛋白和细胞色素氧化酶结合。影响O2从毛细血管弥散到细胞内的线粒体,从而损害线粒体的功能,CO与还原型细胞色素氧化酶的二价铁结合,影响酶的活性,从而抑制细胞呼吸和氧化过程。
22,水的自净作用:指受污染的水体通过物理,化学,生物学作用,使污染物浓度降低,逐渐恢复到污染前的状态。 其原理:沉淀、稀释、混合等物理过程,氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学、物理化学及生物化学过程。